液压阀是液压系统中的核心元件,液流在流过阀口处时其方向和流速都发生了剧烈的变化,由此产生的液动力作用在阀芯上;同时阀芯还受到静压力作用,二者的合力称为流体作用力,流体作用力的存在影响阀的动、静态特性,是阀的设计中需要着重考虑的因素[

图1 阀内三维流场 

图2 两种阀口形式 

图3 二维轴对称流场 

图4 阀口处局部网格加密 

图5 阀座无倒角时稳态流体作用力与压差的关系 

图6 阀座有倒角时稳态流体作用力与压差的关系 

图7 阀座无倒角时压差-流量曲线 

图8 阀座有倒角时压差-流量曲线 

图9 稳态流体作用力计算的网格无关性检验 

图10 流量计算的网格无关性检验   下载原图

网易电竞本研究通过CFD方法对直驱球阀的阀座上有无倒角这2种不同阀口形式的直驱球阀阀内流场进行了仿真分析,通过数据处理,得到以下结论:

(1) 阀座无倒角, 阀芯位移小于90 μm时,阀芯所受的稳态流体作用力使阀芯开启,不利于稳定阀芯运动[12网易电竞],且随着阀芯位移增大,流体作用力的幅值变小;阀口开度大于90 μm时,稳态流体作用力使阀口关闭,且随着阀芯位移增大,流体作用力的幅值增大。正向最大值为2.56 N,数值较小,表明阀芯运动过程中阻尼较小;

(2) 阀座有倒角, 在整个阀芯行程中,稳态流体作用力使阀口关闭,有利于稳定阀芯的运动。且随着阀芯位移增大,流体作用力的幅值不断增大,在同一进、出口压差,同一阀芯位移下,其数值明显大于无倒角的流体作用力数值。正向最大值23.3 N,相比于无倒角情况,有倒角时阀芯运动的阻力较大;

(3) 流量, 阀口有无倒角影响阀口的过流流量大小,在同一进、出口压差,同一阀芯位移下,无倒角阀口的过流流量大于有倒角阀口的过流流量。